اثر متقابل غیریکنواختی جریان و پوشش گیاهی صلب مستغرق بر خصوصیات جریان آشفته

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 27 مرداد 1403

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/wej.2024.33599.2424

نویسندگان

محمد هادی فتاحی^{* 1}؛ محمد هادی محمدی²؛ امین رستمی راوری³

¹دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مرودشت، ایران

²دانشجوی دکتری رشته مهندسی عمران گرایش مهندسی و مدریت منابع آّب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مرودشت، شیراز، ایران

³استادیار گروه مهندسی آب ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مرودشت، شیراز، ایران

تاریخ دریافت: 05 تیر 1403،  تاریخ بازنگری: 07 مرداد 1403،  تاریخ پذیرش: 27 مرداد 1403 

چکیده

ناپایداری برشی ناشی از حضور پوشش گیاهی در بستر رودخانه‌ها باعث تبادل جرم و مومنتوم بین لایه‌های داخل و فوقانی پوشش گیاهی می‌شود. حضور پوشش گیاهی باعث کاهش سرعت جریان، کاهش عرض رودخانه، افزایش رسوبگذاری در بستر رودخانه و در نتیجه کاهش دبی جریان عبوری رودخانه می‌شود. آزمایشات این پژوهش در یک کانال مستطیلی مستقیم به طول 14 متر، عرض 90 سانتی متر و عمق 60 سانتی متر تحت دبی ثابت 7/31 لیتر بر ثانیه انجام پذیرفته است. یک گودآب سه‌بعدی شنی با شیب جریان گیاهی صلب مستغرق با ارتفاع 12 سانتی متر و قطر 10 سانتی متر با تراکم ثابت سطحی 004/0 بر روی کندشونده 75/10 درجه و شیب جریان تندشونده 96/7 درجه با بستر شنی احداث شده و المان‌های شکل بستر به صورت نامنظم توزیع شده است.

یافته‌های پژوهش نشان داد حداکثر سرعت جریان در y/h=0.52 برای جریان کندشونده و در y/h=0.47 برای جریان تندشونده حادث شده است. بنابراین به نظر می‌رسد عمق اعتبار قانون لگارتیمی تابعی از موقعیت اندازه‌گیری پروفیل سرعت و توزیع غیریکنواخت المان‌های گیاهی صلب مستغرق بر روی شکل بستر سه‌بعدی گودآب شنی بوده است. بررسی قانون نقصان سرعت حاکی از آن بوده است که تابع برخاستگی کلز در مقاطع جریان کندشونده و تندشونده در شرایط آزمایش دارای مقادیر Π=-2.8 و Π=-5 هستند. در هر صورت، مقاطع جریان‌های کندشونده و تندشونده در یک گودآب شنی سه‌بعدی در حضور المان‌های گیاهی صلب مستغرق می‌توانند به عنوان مانعی در جریان عمل کنند و باعث خم شدن و چرخش آب در اطراف آن‌ها شوند.

کلیدواژه‌ها

پوشش گیاهی مستغرق صلب؛ جریان‌های کندشونده و تندشونده؛ شکل بستر سه‌بعدی گودآب؛ رودخانه ماربر پادنا

عنوان مقاله [English]

Non-uniform interaction effect of flow and rigid submerged vegetation on turbulent flow characteristics

نویسندگان [English]

Mohammad Hadi Fattahi¹؛ Mohammadhadi mohammadi²؛ Amin Rostami Ravari³

¹Associate Professor of civil Engineering Department, Islamic Azad University, Marvdasht Branch, , Iran

²PhD student in civil engineering majoring in water resources engineering and management, Faculty of Civil Engineering, Islamic Azad University, Marvdasht Branch, Shiraz, Iran

³Assistant Professor of Water Engineering Department, Islamic Azad University, Marvdasht Branch, , Iran

چکیده [English]

The shear instability causes the exchange of mass and momentum between the inner and upper layers of the vegetation. The experiments of this research were carried out in a straight rectangular channel with a length of 14 meters, a width of 90 cm and a depth of 60 cm under a constant flow rate of 31.7 liters per second. A three-dimensional sandy well with a submerged rigid plant flow slope with a height of 12 cm and a diameter of 10 cm with a constant surface density of 0.004 on a decelerating 10.75 degree and an accelerating flow slope of 7.96 degrees was constructed with a sand bed and shaped elements. The substrate is irregularly distributed.

The findings of the research showed that the maximum flow speed occurred at y/h=0.52 for the decelerating flow and at y/h=0.47 for the accelerating flow. Therefore, it seems that the validity depth of the logarithmic law was a function of the measurement position of the velocity profile and the non-uniform distribution of submerged solid plant elements on the three-dimensional shape of the sandy well bed. Examining the speed reduction law has indicated that the Kells rise function in the decelerating and accelerating flow sections in the test conditions have values ​​of Π=-2.8 and Π=-5. In any case, sections of decelerating and accelerating currents in a three-dimensional sand pit in the presence of submerged rigid plant elements can act as an obstacle in the flow and cause the water to bend and rotate around them.

کلیدواژه‌ها [English]

Rigid Vegetated elements, Acceleration and decelerating flows, 3D pools, Padena Marbor River